搞定發電機與電動機

石弘

電與磁對人類的主要貢獻就是發電機和電動機的發明，所以發電機和電動機的原理就成了第二十章“電與磁”的核心內容，但由于電動機和發電機在構造上有很多相似的地方，很多同學在學習這部分知識時常常感到不解，對電動機和發電機的問題也常常弄混淆，希望這篇文章能幫同學們解決這個問題。

一、發電機和電動機的和概念

顧名思義，發電機是用來發電的，從能量轉化的觀點看，它是將機械能轉化為電能的裝置；而電動機正好相反，它是通過電能讓物體運動的，是將電能轉化為機械能的裝置，所以從能量轉化的特點，我們很容易區別它們。

例1（2016·福州）如圖1是“混合動力汽車”原理結構的示意圖，該車行駛過程中將電能轉化為機械能的部件是（）。

A.汽油發動機

B.電池

C.發電機

D.電動機

解析：中電池是電源，是將化學能轉化為電能的裝置，發電機是將機械能轉化為電能的裝置，汽油發動機和電動機都是得到機械能的裝置，但汽油發動機是將化學能轉化為內能，再利用內能得到機械能的，是熱機；只有電動機是將電能轉化為機械能的部件，選D。

二、發電機與電動機的區別

1.發電機與電動機的區別主要是原理不同：發電機利用的是電磁感應現象，而電動機利用的是通電導體在磁場中受力的原理，電磁感應是先有運動（切割磁感線），得到電流；通電導體在磁場中受力是先有電流，然后得到運動，它們在實驗裝置圖上的區別就在于沒有電源的是電磁感應（發電機的原理），有電源的是通電導體在磁場中受力（電動機的原理）。

例2（2016·菏澤）如圖2所示的電與磁的實驗裝置中，屬于發電機原理的是（=）。

解析：本題A選項是奧斯特實驗，這個比較好區分，主要是后三個選項，用上面講到的方法就能很好區分了，B、D的裝置圖中都有電源，所以絕對不會是發電機的原理，實際上它們都是電動機原理的實驗裝置，只有C選項的原理符合發電機的原理，選C。

2.對探究發電機的原理和探究電動機的原理這兩個探究實驗，有些同學也容易弄混淆，特別是有關方向的探究。兩個實驗都涉及導體運動的方向、電流的方向和磁場方向的關系，不同之處在于電磁感應（發電機原理）探究的是產生的感應電流的方向與導體運動的方向和磁場方向的關系，通電導體在磁場中受力（電動機原理）探究的是導體受力運動的方向與電流的方向和磁場方向的關系，在初中階段，我們只需要弄清在探究發電機原理實驗中，導體運動的方向或磁場方向有一個發生變化，產生的感應電流方向就會變，兩個都發生變化，產生的感應電流方向不變；探究電動機原理實驗也一樣，電流的方向或磁場方向有一個發生變化，導體受力的方向就會變，兩個都發生變化，導體受力的方向不變，不要求同學們用左、右手定則去判斷它們的關系。

例3某學習小組為研究電動機的工作原理，制定了以下兩套方案。

方案1：如圖3甲所示，把線框放在磁場里，接通電源，觀察線圈的轉動情況。

方案2：如圖3乙所示，把一段粗漆包線繞成矩形線圈，用小刀刮兩端引線的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉上半周，接通電源后，觀察線圈轉動情況。

（1）方案1中給線圈通電后?？捎^察到通電線圈在磁場中___，但不能持續轉動，這是因為當線圈轉過平衡位置時，線圈的運動方向與其受力方向___（填“相同”或“相反”）阻礙了線圈的運動。

（2）方案2___（填“能”或“不能”）觀察到線圈在磁場中連續轉動，這是因為當線圈轉到一端有漆皮的位置時，由于漆皮是___，使線圈中的電流中斷，因此這半周是靠___完成的。

（3）實際生活中的電動機是利用的原理工作，工作中靠換向器周期性地改變線圈中___來實現持續轉動，

解析：甲圖中給線圈通電時，由于磁場和電流的方向都沒有改變，所以線圈受力的方向也不會改變，這個磁場力在線圈轉動的前半周是動力，到了后半周就成了轉動的阻力，所以，要想讓線圈連續轉動，只有兩個辦法：一是讓線圈轉到后半周時斷電，讓那個成為阻力的磁場力消失，線圈靠慣性完成后半周；另一種辦法就是利用換向器在線圈剛轉過平衡位置時就改變電流的方向，從而改變磁場力的方向，使阻力變成動力，圖乙就是利用了方法一。

答案：（1）來回擺動 相反（2）能絕緣體 慣性（3）通電導體在磁場中受力電流方向

三、發電機與電動機的聯系

由于發電機與電動機都是通過電與磁來實現機械能與電能的相互轉化的，所以它們還是存在著一定的聯系，從能量的轉化過程可以看出，它們的能量轉化正好相反，而發電機和電動機的構造幾乎是一樣的，都由線圈、磁鐵、換向器、電刷組成（這也是同學們總是把它們弄混的原因），相同的構造為什么會產生完全不同的效果呢？這就要看線圈中是先有電流還是先有切割磁感線的運動了：如果先通電，通電導體會在磁場中運動。這就是電動機；如果借助外力先讓線圈切割磁感線，會產生感應電流，這就是發電機，所以發電機和電動機的工作過程是一個可逆的過程：去掉電動機兩端的電源，用外力使線圈轉動可以發電；反過來，給發電機通電，它也可以成為電動機。

例4如圖4，微型吊扇通電后扇葉轉動，使微型吊扇轉動的工作原理是__，拔下插頭，在插頭處接發光二極管，用手旋轉葉片，發光二極管發光，這是

現象，人們利用這一原理制成了__。

解析：吊扇本來是一個電動機，但拔下插頭后，不通電，用手旋轉葉片，就是在使葉片帶動線圈在磁場中做切割磁感線的運動，所以變成了發電機，

答案：通電線圈在磁場中受力轉動

電磁感應發電機

同學們如果在學習中弄清了這三個要點，對發電機和電動機一定不會再弄混淆了，我們再做幾道練習試試吧！

學即用，練一練

1，如圖5所示是動圈式話筒構造示意圖，當你對著話筒說話或唱歌時，聲音使膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，將聲信號轉變成電信號，與其工作原理相同的是（）。

A.電動機

B.揚聲器

C.發電機

D.電鈴

2.如圖6為實驗室常用電流表的內部結構圖，多中金屬線圈懸置在磁體的兩極間，線圈與一根指針相連，當線圈中有電流通過時，它受力轉動帶動指針偏轉，便可顯示出電流的大小，下列與此工作原理相同的電器設備是（）。

A.電烙鐵

B.電鈴

C.發電機

D.電動機

參考答案

1.C

2.D